化工热力学教学大纲

1、."化工热力学"教学大纲一、课程根本信息课程中文名称：化工热力学课程英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics课程06131050课程类型：学科根底课总 学 时：54学 分：3适用专业：化学工程与工艺先修课程：物理化学、化工原理开课院系：化工与制药学院二、课程的性质与任务化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业根底课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论根底，是一门理论性与应用性均较强的课程。该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为根底，研究化工过程中各种能量的相互转

2、化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程到达平衡的理论极限、条件和状态。设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的根本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反响平衡原理、相平衡原理等进展分析和研究；能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进展关联和推算；并学会利用化工热力学的根本理论对化工中能量进展分析等。三、课程教学根本要求通过本课程学习，要求1正确理解化工热力学的有关根本概念和理论；2理解各个概念之间的联系和应用；3掌握化工热力学的根本计算方法；4能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。四、理论教学内容

3、和根本要求教学内容第一章 绪论1.1 热力学开展简史1.2 化工热力学的主要研究内容1.3 化工热力学的研究方法及其开展1.4 化工热力学在化工中的重要性第二章 流体的p-V-T关系2.1 纯物质的p V T关系2.2 气体的状态方程2.2.1理想气体状态2.2.2 维里方程2.2.3 立方型状态方程2.2.4 多参数状态方程2.3 对应态原理及其应用2.3.1 比照态原理2.3.2 三参数对应态原理2.3.3 普遍化状态方程2.4 真实气体混合物的p-V-T关系2.4.1 混合规那么2.4.2气体混合物的虚拟临界性质2.4.2 气体混合的第二维里系数2.4.3 混合物的状态方程2.5液体的p

4、 V -T关系2.5.1 饱和液体体积2.5.2 压缩液体过冷液体体积2.5.3 液体混合物的p V -T关系第三章 纯流体的热力学性质3.1 热力学性质间的关系3.1.1 热力学根本方程3.1.2 Maxwell关系式3.2焓变与熵变的计算3.2.1 热容3.2.2 理想气体的H、S、随T、p的变化3.2.3 真实气体的H、S随T、p的变化3.2.4 真实气体的焓变、熵变的计算3.2.5 蒸发焓与蒸发熵3.3 纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表3.3.1 两相系统的热力学性质3.3.2 热力学性质图表第四章 均相混合物热力学性质4.1变组成系统的热力学关系4.2 偏摩尔性质4.2.1 偏

5、摩尔性质的引入及定义4.2.2 偏摩尔性质的热力学关系4.2.3 偏摩尔性质的计算4.2.4 Gibbs-Duhm方程 4.3 混合过程性质变化4.3.1 混合过程性质变化4.3.2 混合过程的焓变化4.4 逸度和逸度系数4.4.1 逸度和逸度系数的定义4.4.2 混合物的逸度与其组元逸度之间的关系4.4.3 温度和压力对逸度的影响4.4.4 逸度和逸度系数的计算4.4.5 液体的逸度 4.5 理想混合物 4.5.1 理想混合物的提出 4.5.2 理想混合物的混合性质变化4.6 活度和活度系数4.6.1 活度和活度系数4.6.2 活度系数标准态的选择4.6.3 超额性质4.7 活度系数模型 4

6、.7.1 正规溶液模型 4.7.2 Whol型方程4.7.3 Redlish-Kister经历式4.7.4 无热溶液模型4.7.5 局部组成型方程第五章 相平衡5.1 相平衡根底5.1.1 平衡判据5.1.2 相律5.2 互溶系统的汽液平衡关系式5.2.1 状态方程法5.2.2 活度系数法5.2.3 方法比拟5.3 中低压下汽液平衡5.3.1中低压下二元汽液平衡相图5.3.2中低压下泡点、露点计算5.3.3 低压下汽液平衡的计算5.3.2 烃类的K值法和闪蒸计算5.4 高压下汽液平衡5.4.1 高压下汽液平衡相图5.4.2 高压下汽液平衡计算5.5 汽液平衡热力学一致性检验5.5.1 积分检验

7、法面积检验法5.5.2 微分检验法点检验法5.6 平衡与稳定性5.7 其他类型的相平衡5.7.1 液液平衡5.7.2 汽液液平衡5.7.3 气液平衡5.7.4 固液平衡5.7.5 汽固平衡和超临界流体在固体或液体中的溶解度第六章 化工过程能量分析6.1 热力学第一定律能量转化与守恒方程6.1.1 能量的种类6.1.2热力学第一定律能量守恒的根本式6.1.3 封闭系统的热力学第一定律6.1.4 稳流系统的热力学第一定律及其应用6.2 热力学第二定律6.2.1 熵与熵增原理6.2.2 熵产生和熵平衡6.2.3 热机与能量品位6.3 理想功、损失功和热力学效率6.3.1 理想功6.3.2 损失功6.

8、3.3 热力学效率6.4 有效能6.4.1 有效能定义6.4.2 稳流过程有效能计算6.4.3 不可逆过程的有效能损失6.4.4 有效能效率6.4 化工过程能量分析及合理用能第七章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环7.1 气体的压缩7.2 膨胀过程 7.2.1 节流膨胀7.2.2 绝热作功膨胀7.3 蒸汽动力循环7.3.1 Rankine循环及其热效率 7.3.2 蒸汽参数对热效率的影响7.3.3 Rankine循环的改良7.4 制冷循环7.4.1 理想制冷循环7.4.2 蒸汽压缩制冷循环7.4.3 吸收式制冷循环7.4.4 喷射式制冷循环7.4.5 热泵及其应用7.4.6 深冷循环与气体液化7

9、.5 制冷剂的选择第八章 物性数据的估算选讲第九章 环境热力学选讲根本要求第一章 绪论了解：化工热力学的主要内容理解：“化工热力学与“物理化学的主要区别掌握：化工热力学的研究方法有经典热力学方法和分子热力学方法。第二章 流体的p-V-T关系了解：1维里方程的几种形式2维里系数的物理意义3多参数状态方程4Lydersen 三参数压缩因子图5液体的PVT关系理解：1RK方程的迭代形式及应用2比照态原理3气体混合物的虚拟临界参数掌握：1偏心因子2三参数压缩因子图3Pitzer 普遍化压缩因子图4普遍化第二维里系数 5液体的纯经历的PVT关系 6Kay规那么重难点：1立方型状态方程的普遍特点及计算2三

10、参数压缩因子图3气体混合物的第二维里系数及应用4R-K方程的混合规那么第三章 纯流体的热力学性质通过本章学习，掌握各热力学性质间的关系，进而学会计算一个实际过程的焓变和熵变，并学会一些热力学性质图表的应用。了解：1Helmholtz方程2敞开系统热力学根本方程3Maxwell关系式4理想气体焓变和熵变计算次重点5理想气体焓和熵随温度、压力的变化关系式理解：1封闭系统热力学根本方程2麦克斯韦关系式的用途3剩余性质的概念重点4利用维里方程计算剩余性质掌握：1剩余焓、剩余熵与P、V、T的关系式2对于一个实际过程，设计焓变和熵变的计算途径3利用状态方程计算焓变和熵变重点4利用R-K方程计算剩余性质5利

11、用普遍化关联式计算焓变和熵变重点6利用普遍化第二维里系数计算剩余焓和剩余熵7利用Pitzer三参数焓熵图计算剩余焓和剩余熵8蒸发焓与蒸发熵重点9T-S图的形状和构成10T-S图的制作及使用：11水蒸气表的构成及使用第四章 均相混合物热力学性质通过本章学习，能理解流体混合物的相关热力学性质，正确理解和使用混合物中组元的逸度与活度的概念，为相平衡的计算打下根底。了解：1变组成系统的热力学根本方程2偏摩尔量的定义及提出的意义3理想混合物的定义4理想混合物的相关热力学性质5逸度与逸度系数的概念重点6逸度系数与PVT的关系式7活度的定义8活度系数9正规混合物的概念及方程适用条件10无热混合物的概念及方程

12、适用条件11半经历型活度系数方程重点理解：1化学势位的概念2混合性质的概念重点 3混合性质与偏摩尔量的关系4理想溶液及其标准态重点5利用R-K方程计算纯物质的逸度系数6利用普遍化的第二维里系数计算逸度系数7利用三参数普遍化逸度系数图计算逸度系数8温度对逸度的影响9压力对逸度的影响11活度系数标准态的选择12超额性质的定义13局部组成的概念14基团奉献法掌握：1偏摩尔量的计算重点2作图法计算偏摩尔量3二元截距法计算偏摩尔量4吉布斯杜亥姆方程重点5混合体积变化和混合焓变的计算6纯液体逸度的计算式7Margulas方程的应用及适用条件8Van Laar方程的应用及适用条件9基于局部组成的活度系数方程

13、重点10Wilson 方程11NRTL方程第五章 相平衡通过本章学习，能学会应用化工热力学的知识处理汽液平衡计算主要是泡、露点的计算，并能处理一些简单的液液平衡问题。了解：1平衡判据重点2相对挥发度3相平衡常数4泡、露点的概念5汽液平衡相图的类型、构成等6高压汽液平衡相图的特点7“逆向现象8汽液平衡一致性校验的依据重点9液液平衡判据重点 10各种二元及三元的液液平衡相图11汽液液平衡12气液平衡13固液平衡理解：1相平衡的五个判据2相律重点3高压汽液平衡的几个根本关系式4高压相平衡计算次重点5二元液液平衡计算的根本关系式及简单计算6三元液液平衡的计算次重点 7三元液液平衡计算的根本关系式 掌握

14、：1低压下汽液平衡的表达式及计算2中低压下泡、露点计算重点3K值法重点4状态方程法计算高压汽液平衡5活度系数法计算高压汽液平衡6K值法计算高压汽液平衡第六章 化工过程能量分析通过本章学习，能够了解热力学分析中的根本概念及根本方法，会应用热力学第一定律等分析实际问题。了解：1稳流系统的热力学第一定律2熵与熵增原理3理想功的概念及定义 4损失功的概念5热力学效率重点理解：1可逆轴功 2实际轴功3熵产生4熵流5能级6热力学死态及有效能的概念7有效能与理想功的关系掌握：1稳流系统的热力学第一定律的表达式及简化形式2轴功的计算3热量衡算4熵平衡方程式5物理有效能的概念6化学有效能的概念7有效能平衡方程式

15、及有效能分析重点第七章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环通过本章学习，了解根本的冷冻循环及深度冷冻循环，并能运用热力学性质图表进展简单的冷冻计算。了解：1制冷循环的原理重点2逆卡诺循环制冷的循环过程3吸收式制冷循环次重点 4吸收式制冷的循环途径与实现制冷的原理5制冷工质的选择次重点6深度制冷的概念次重点7深度制冷的概念及用途 8林德循环的过程及实现深度制冷的原理9克劳特循环的过程及实现深度制冷的原理理解：1制冷能力、制冷系数等概念2蒸汽压缩制冷循环重点3蒸汽压缩制冷循环的途径与实现制冷的原理掌握：应用热力学性质图表计算制冷问题第八章 物性数据的估算选讲第九章 环境热力学选讲五、实验教学内容和根本要求无六、课外教学内容和根本要求无七、有关教学环节的要求1熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。2应掌握各知识点要求到达的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。3注意对考生应试能力的培养，特别